化探讲座数据处理20120212

化探资料综合整理常规方法技术--2012年院培训讲座湖北省地质调查院一、化探数据来源及特点二、常规数据预处理三、常规数据统计分析四、地球化学背景及异常确定与评价表述五、地球化学数据处理新方法六、地球化学制图讲课内容1、化探方法分类范围和精度：区域化探、普查化探、局域（矿区）化探、化探异常查证（踏勘、初查、详查、工程验证）取样介质：土壤地球化学测量——次生晕（异常）找矿水系沉积物地球化学测量——分散流（异常）找矿岩石地球化学测量——原生晕（异常）找矿水文地球化学测量——水化学（异常）找矿气体地球化学测量——气体地球化学（异常）找矿生物地球化学测量——生物地球化学（异常）找矿放射性地球化学测量——放射性地球化学（异常）找矿一、化探数据来源及特点2、异常分类异常形成环境——内生异常、表生异常异常形成关系——原生异常、次生异常（分散流、水成）异常时间关系——同生异常、后生异常异常介质关系——岩石、土壤、水系沉积物、水文、气体、生物异常形成意义——矿致异常、分散矿化带、非矿异常、假异常异常形成规模——地球化学省（N×1000～N×10000KM）、区域地化异常（N×10～N×100KM）、局部异常、点异常异常出露情况——显露异常、隐含异常异常含量变化——高值异常、低缓异常、正异常、负异常(贫化)一、化探数据来源及特点化探方法适用条件采样对象（介质）特点岩石测量法基岩出露较好的地区地表岩石样品：新鲜岩基、风化岩基和风化岩基和残积粉块、裂隙岩泥等。钻孔岩芯原地、原生、代表性较差、极差大土壤测量法以物理风化为主，土层发育但又不太厚的土丘陵地区正常残、坡积层中的砂质土、粘土、细砂土、粉砂土等（不包括岩石碎块）间接、相对均匀水系沉积物测量法地质研究程度较差、水系发育，地形切割强烈的地区水系中的淤泥、细砂、粉砂等，应避免采集淤泥中的有机物、岸边塌积物及人工堆积物介质复杂、间接、位移、极差大重砂测量法水系发育区水系冲积物、底积物、土壤、岩石间接、位移、连续性差水化学测量法厚层浮土覆盖地区寻找盲矿体主要是泉水，其次为井水、钻孔水、坑道水、老硐水及由地下水补给的溪流水、沼泽水等介质均匀、位移、低量气体测量法覆盖区、异检、普查剖面、定位汞蒸气、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、卤素气体及氯化物、甲烷、氦、氡等非常均一、位移、低量植物测量法覆盖区植物器官或植物的新陈代谢产物（腐殖质、气态散发物）成因复杂、含量低3、不同化探方法采样介质及数据特点一、化探数据来源及特点工作阶段比例尺点密度(点/km)采样网格（小格）km×km分析样备注区域调查≤1：20万至1：50万1-22×2（西部）1×1（东部）4km组合样中国西部0.25-0.5普查1：5万4-80.5×0.5原始单样含土壤异常区加密1：2.5～1万8～20随机原始单样多在异常查证时追踪异常源用甚低密度≤1：100万1点/几十至数百km几10~几100组合样我国多用区域化探组合样分析4、化探采样密度与网格距（水系沉积物测量）一、化探数据来源及特点4、采样密度与网格距（土壤地球化学测量）工作阶段比例尺测网采样点数/km2采样网格（小格）km×km备注线距m点距m多目标调查1：25万16/4/14×4/2×2/1×1深层/深层层/表层地球化学普查1：5万500100～5020～400.5×0.5正方形网取线距一半1：2.5万250～20050～2580～200地球化学详查1：1万10040～20250～500正方形网取线距或大一倍1：5千5020～101000～20001：2千25～2010～54000～10000注：多目标样16或4平方千米组合样分析，其它一般分析原始单点样一、化探数据来源及特点5、化探指标选择研究对象中一切能提供地质、找矿信息的，并能直接或间接测定的地球化学变量均可作为化探指标。一般几种至数十种（含经数据处理后的各种组合变量）元素含量造岩、成矿、伴生元素含量统计特征值特征存在形式水溶性、可交换、次生矿物、硫化物、硅酸盐、单矿物等各种组合指标元素对比值、相关系数、多元统计特征值（因子得分等）、累加、乘法同位素特征H、C、O、S、Sr、Pb208/Pb204等物理化学参数pH、Eh、T、P、fo2等6、化探数据特点A.离散型B.非均匀(极差很大)型C.定性、半定量、定量型D.有量纲型E.受控型(方向、断层、地质体)F.存伪型数据处理的目的：“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”一、化探数据来源及特点二、常规数据预处理1、数据可利用程度分析A、样品分析单位质量报告研读、判别B、密码质监样合格率计算C、重复采样方差分析（采样、测试变差源分析）D、外部质量控制监控样各项质量参数（合格率、相关系数、F检验）分析E、绘制元素地球化学（初）图，观察其成图效果，以判断样品分析质量二、常规数据预处理2、元素及空间位置单位规定A、元素单位区域地球化学分析元素为39种，普查化探十几种，各元素按统一单位Au、Ag、Hg-ng/g，其它μg/gB、空间坐标单位经纬度坐标采用十进制度。平面坐标采用公里为单位。C、矿产资源量预测单位Au、Ag吨其他万吨D、数据位数绝大多数含量为二位数及以上的元素，保留1位小数；绝大多数为个位数的，保留2位小数；百分含量元素项保留2位小数二、常规数据预处理由于区域地球化学数据受地理景观、采样介质、分析手段的影响，不可避免的产生明显的系统误差，尤其是涉及较大区域的化探数据，这种误差更为突出。因此，在数据处理之前，有必要分别对各元素进行系统误差的处理。图幅与分析批次之间存在明显的系统误差，地质（构造）、景观单元对数据具有明显系统差，并且影响分析解释结果，需要进行系统差校正。3、数据校正处理二、常规数据预处理A、元素分析系统误差校正系统误差校正的原则：（1）分析误差源，所展示的数据误差与周边数据值具有明显的台阶状；（2）数据误差在空间上具有区域性特点，区域、图幅或分析批次；（3）在数据值的分布上，掩盖了地球化学特征和地质特征展布的延续性和规律性。（4）在数据校正方法上，尽可能地选择线性校正，通过简单的计算可以复原数据。。3、数据校正处理二、常规数据预处理▲元素分析系统误差校正校正步骤(1)按原始点位采用符号分级的方式生成元素的符号图或（累计频率）地球化学初图。(2)确定具有明显的数据台阶区域，区域的确定原则是由区域-图幅-批次；圈定要处理的区域范围。(3)确定局部图幅和分析批次范围产生的系统误差的原因、程度（与选定的对照区对比）(4)确定各单元的校正值或校正系数，主要方法是与单元周边数据进行对比分析，部分规律性较复杂的单元可以通过统计规律确定，同时还需考虑地球化学分布的整体空间分布趋势和地质背景计算方法推荐采用：Vai=AVi+B(5)利用校正计算结果重新生成符号分级图或地球化学图。(6)观察全图，对部分校正结果不理想的单元，可通过上述步骤，对单元和校正值进行调整，并重新计算，直到校正数据和成图效果符合全局规律为止其中，Cij’为第j个单元第i个样品校正后的值，Cij为第j个单元第i个样品原始值，nj为第j个单元的样品数，n为全区样品数2、景观区及地质构造分区校正由于不同的地理景观和地质因素的影响，在进行大区域成图或异常研究中，使得低背景或弱小异常被掩盖，失去了许多有用成矿信息，这种校正的目的是突出弱小异常（小于400km2或地质单元单一简单区不校正）。▲校正方法圈定研究区内景观或构造（地层）单元，建立单元与数据表的空间关系，利用标准单元单元层为基准，对其他校正单元的数据进行归一化校正处理。▲方法原理设有m个校正单元，第t个校正单元为标准单元，则：二、常规数据预处理3、数据校正处理总平均值或标准单元平均值J单元平均值二、常规数据预处理4、空间坐标转换▲根据各省及示范区确定的地理投影模型，对准备各类空间数据（数据表和图形数据）转换为统一的坐标系统，椭球参数建议采用西安80/IUUG1975坐标系(即长半轴：6378140米，短半轴：6356755.3041米)。▲推荐软件系统：GeoExpl,MapGIS.MapGIS.Geoipas1.64等1.表数据空间坐标转换(1)确定源坐标系统、参数，、单位，以及坐标项(2)确定目标坐标系统、参数、单位，给定新坐标项如1：5万成图数据，参数设置：源数据投影参数，比例尺：15万，坐标单位：米，；目标投影参数，比例尺1：5万，坐标单位：毫米，19或20度带二、常规数据预处理5、异点检查▲检查空间坐标和分析元素的奇异值▲推荐采用AccessSQL查询语言如：SELECT索引编码,经度,纬度,AuFROMHHLLJJWHERE(Au=0OrAu2000）AndAu-1E+30▲异点值替换，直接在表中替换或用相关软件低于检出限的数据取检出限的1/2,如：3.0=1.5高于检出最高极限的数据取125%,如：1000=1250特异值（高出周边很多的但点异常值）（1）实验室处理；（2）野外处理；（3）实际处理（背景剔除、统计及异常保留）；4、空白值（单空点——多点平均，区空保留）（一）统计单元划分1.统计样品条件(1)样品定义的统一性:代表母体,反映母体特征;(2)单元应具有一定数量,保证形成具有一定容量的样本,以对母体特征作出较准确的估计;(3)单元应具有一定的独立性,以保证抽样的随机性,形成简单随机样本,有利于样本分布的估计.2.地质条件(1)单元既是统计样品,又是资源的载体,保证单元信息的完整性;(2)单元的等级性;(3)单元划分应以反映矿产资源体与异常标志之间的客观联系为目的.三、数据统计分析(二)单元划分基本类型1.规则单元网格单元2.自然单元(1)地质异常单元以网格单元为样品单元,样品单元大小根据预测尺度而定;综合致矿信息定量标度的样品异常单元集合(2)地质体单元定性划分;矿体往往位于地质体内,接触带和地质体外三、数据统计分析(三)统计参数极大值、极小值、常见值、平均值（中间值）、变异性（波动性）、分布状态（正态单峰、对数正态多峰等）、空间变化规律（丰度、浓集系数、梯度、衬度、分带性）、连续性（单点突变或多点连续）等三、数据统计分析浓集克拉克值＝某地质体平均值/克拉克值相对浓集系数＝某地质体平均值/区域背景——主要参数的计算公式三、数据统计分析(四)统计图示分析（直方图、点阵图、三角图、玫瑰图、曲线图、投影图等）1、直方图（单元素含量－频数直方图）2、散点图（只管展示元素间、介质间相互关系）3、饼图（含量分布百分比）4、研究统计分布特征（1）正态分布（分布比较均匀或样本密度大）（2）对数正态分布（元素含量变化大或多因素叠加）（3）二项分布（不确定性大，地质体复杂）三、数据统计分析(五)数据网格化离散数据网格化处理是空间数据插值的一种，即把无规则分布的空间数据内插为规则分布的空间数据集。网格数据是编制地球化学图件的重要数据源网格化处理一般包括这样几个过程：①空间几何属性的确定；②插值方法（模型）的选择；③空间数据的探索分析，包括对数据的均值、方差、协方差、独立性和变异函数的估计等；④插值方法评价；⑤重新选择内插方法，直到合理。网格距：根据采样密度确定,一般网格距应与采样密度一致数据搜索半径：一般选择网格距的2.5倍数据计算模式：最近点或距离指数加权参数数据的选择可根据不同研究目的改变▲推荐软件系统：GeoExpl,Surfer，MapGIS,Geoipas1.64等三、数据统计分析网格结点网格距原始数据点网格化的几何关系离散数据网格化处理(一)异常下限的确定---凡能够划分出异常和非异常数据的数值即为异常下限异常是一个相对概念，有不同尺度上的要求，所以不要将其看作一个定值.---异常下限不能简单的理解为背景上限四、地球化学背景及异常确定与评价表述(一)异常下限的确定四、地球化学背景及异常确定与评价表述1、地化剖面法---在已知区做地化剖面：要求剖面较长，穿过矿化区（含蚀变区）和正常地层（背景），能区分含矿区和非矿区就可确定为下限(剖面数据处理常用)(一)异常下限的确定四、地球化学背景及异常确定与评价表述2、概率格纸法---以含量和频